ケニアにおけるトウモロコシ致死性壊死病ウイルスの発生、遺伝的多様性、組換え

Occurrence, genetic diversity, and recombination of maize lethal necrosis disease-causing viruses in Kenya.

• Francis M Mwatuni
• Aggrey Bernard Nyende
• Joyce Njuguna
• Xiong Zhonguo
• Eunice Machuka
• Francesca Stomeo

抄録

トウモロコシはケニアで最も重要な食用作物であり、ケニアで栽培されている全主食の51％以上を占めています。ケニアの総作付面積530万ヘクタールのうち、210万ヘクタール以上がトウモロコシで占められており、これは全作付面積の40％に相当します。しかし、2011年にトウモロコシ致死壊死病（MLN）が出現したことで、平均収量は過去最低にまで急落し、深刻な被害を受けた郡では2013年と2014年に90～100％の収量損失が記録されました。この病気は主にトウモロコシのクロロティックモットルウイルス（MCMV）とサトウキビモザイクウイルス（SCMV）または他のポティウイルスの組み合わせによって引き起こされます。本研究では、ケニアにおけるMLNの原因ウイルス、その分布、遺伝的多様性、組換えを評価するために、国を挙げて調査を行った。MLNの原因ウイルスは，ウイルス特異的プライマーを用いたRT-PCRとDAS-ELISAにより決定した．次世代シークエンシング（NGS）データを作成し，ウイルス配列を同定し，MLNウイルスの遺伝的多様性を決定し，組換えを評価した．MCMVとSCMVは、トウモロコシの全生育地域で発生率と重症度が異なるレベルで検出されたが、ポレロウイルスであるMaYMVはNGSにより一部のサンプルから検出された。しかし，本研究では重度のMLN症状でMCMVのみが検出されたサンプルもあった．SCMVの配列は多様性が高く、MCMVの配列はばらつきが少なかった。潜在的な組換え事象はSCMVでのみ検出されたが，これはケニアとアフリカ東部地域におけるこのウイルスの多様性と関連リスクの高さを説明するものであった．

Maize is the most important food crop in Kenya accounting for more than 51% of all staples grown in the country. Out of Kenya's 5.3 million ha total crops area, more than 2.1 million ha is occupied by maize which translates to 40% of all crops area. However, with the emergence of maize lethal necrosis (MLN) disease in 2011, the average yields plummeted to all-time lows with severely affected counties recording 90 - 100% yield loss in 2013 and 2014. The disease is mainly caused by Maize chlorotic mottle virus (MCMV) in combination with Sugarcane mosaic virus (SCMV) or other potyviruses. In this study, a country-wide survey was carried out to assess the MLN causing viruses in Kenya, their distribution, genetic diversity, and recombination. The causative viruses of MLN were determined by RT-PCR using virus-specific primers and DAS-ELISA. Next-generation sequencing (NGS) data was generated, viral sequences identified, genetic diversity of MLN viruses was determined, and recombination was evaluated. MCMV and SCMV were detected in all the maize growing regions at varying levels of incidence, and severity while MaYMV, a polerovirus was detected in some samples through NGS. However, there were some samples in this study where only MCMV was detected with severe MLN symptoms. SCMV Sequences were highly diverse while MCMV sequences exhibited low variability. Potential recombination events were detected only in SCMV explaining the elevated level of diversity and associated risk of this virus in Kenya and the eastern Africa region.

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